原位电化学与核磁共振联用新技术及其应用进展

电极表面微观的电化学反应动力学机制无法通过孤立的传统电化学方法直接揭示,核磁共振技术能在分子水平上提供待测样品的化学位移和J耦合产生的微小分裂等信息,它可以更容易地鉴定同分异构体、分子构象和电子变化。因此,原位电化学与核磁共振联用技术可以从分子层面上对物质反应机理和反应动力学过程进行原位无损实时研究,发现非原位技术无法监测的短寿命中间体,揭示反应机理和构效关系等相关信息,是一种非常有发展前途的原位谱学技术。但是由于电化学池和核磁共振的不兼容性,对原位电化学与核磁共振的研究及应用相对较少,为了让更多的人了解原位电化学与核磁共振联用这一新技术,文章分别阐述了该技术的国内外进展、工作原理、面临的挑战及其在电化学催化及物质反应机理、燃料电池和药物研究等方面的应用,并对今后需要解决的关键性问题进行了展望。     

A fluorescence enhanced probe for sulfur dioxide detection and fluorescence imaging in living cellsEI北大核心CSCD

基于香豆素和苯并吡啶基团,构建了用于二氧化硫(SO_(2))高效检测的荧光探针P1,其化学结构通过核磁氢谱(^(1)H NMR)、碳谱(^(13)C NMR)和高分辨质谱(HR-MS)确证。在缓冲溶液体系中,单独的探针P1具有微弱的荧光,识别SO_(2)后荧光发射强度明显增强,能够实现对SO_(2)的专一性裸眼识别,检出限为126 nmol/L。生物应用实验结果表明,该探针具有较低的细胞毒性,可用于生物活细胞中外源性SO_(2)的荧光成像。     

高精度无损质子交换膜燃料电池膜电极Pt载量与分布测试方法

随着质子交换膜燃料电池商业化的推进,为提高膜电极制造的可重现性,保障膜电极制造工艺的产品控制,需要Pt载量和分布无损高精度在线检测提供技术支撑。根据欧姆定律与焦耳定律,利用质子交换膜燃料电池膜电极在直流激励电压下产生的电流密度和热分布信号可以对膜电极电阻进行分析,通过膜电极Pt载量与其电阻的关系就可以实现膜电极Pt载量和空间分布分析。通过不同直流激励电压下电流测试,证明了膜电极电阻与Pt载量反相关,Pt载量定量表征精度为0.0008～0.0025 mg/cm²;利用红外热成像法对直流激励电压下膜电极热分布信息的采集成功实现了Pt载量分布的定性分析;最后,通过直流激励前后膜电极性能的对比证明了该方法对膜电极性能是无损的。高精度无损的直流激励测试方法可以实现膜电极Pt载量的高效在线测试,提高膜电极质量和制造效率,降低膜电极制造成本,对于质子交换膜燃料电池大规模商用具有重要意义。     

热、力及其复合外场原位辅助熔融沉积成型技术研究进展

熔融沉积成型(fused filament fabrication, FFF)是典型的聚合物增材制造技术之一,因其原料利用率高,成型原理简单且成本低而受到广泛关注。然而,FFF技术采用逐层堆积的加工方式,导致其成型件的层间界面结合强度较弱、宏观力学性能呈各向异性,因此较少用于工业领域关键零部件的制造。为此,发展了外场原位辅助的FFF技术,借助热场、力场及其复合外场,原位促进FFF成型过程中的层间结合行为,进而提高FFF成型件的宏观力学性能。本文从FFF成型的层间结合现象出发,归纳无定形聚合物和结晶性聚合物的层间结合机理,概述热场和力场对层间结合的影响机制,综述各类热、力及其复合外场辅助FFF技术的研究进展,并讨论各类原位辅助技术对FFF成型件力学性能的改善与不足,最后展望该技术在材料、工艺与装置等方面的发展前景和趋势,为促进FFF技术的工程应用提供理论支撑和技术参考。     

中药丸剂生产过程控制及质量表征技术研究进展

自古以来,丸剂在中药剂型中占据着重要地位。中药丸剂的制备工艺简洁、疗效确切,在已上市的中药制剂中占有相当大的份额。为提升中药丸剂的整体质量,除需要对原辅料质量进行严格控制之外,对丸剂制备工艺进行监测、优化,以及对最终剂型质量进行全面、准确的表征是产品质量提升中至关重要的环节,而实现这一目的需要运用现代分析技术。该文通过对中药丸剂质量表征及生产过程中所使用的图像分析技术、生物传感技术、光谱及其成像技术、指纹图谱技术等关键核心技术的应用进展进行综述,系统总结了这些技术的应用场景、应用潜力及优缺点。另外,由于这些分析技术目前在中药丸剂生产中的普及程度较低并且存在一定的应用局限性,该文对其在未来应用中的改进和联用方式,以及中药丸剂质量提升策略进行了展望,以期为中药丸剂质量表征以及生产过程质量控制研究提供参考。     

中药碳点的合成及其在生物成像和医学治疗方面的应用

碳点(Carbon dots, CDs)作为一类粒径小于10 nm新型零维光致发光纳米材料,具备可调荧光发射和激发波长,良好的光稳定性、水溶性和生物相容性、低毒性等显著优势,近年来得到了学者们广泛关注。以富含多种活性成分并可发挥多种药效作用的中药(Traditional Chinese Medicines, TCM)为碳源,制备出具有一些特殊功能的中药CDs(TCM-CDs),进而有望发挥出更大的药用价值。本文详细介绍了中药CDs的合成方法及每种合成方法的优缺点,全面综述了中药碳点在生物成像和医学治疗方面的最新研究进展,并对中药CDs研究的重要性及面临的主要问题及挑战和未来的发展方向进行了展望。     

扩展基于AD9874数字接收机谱宽的二次抽取算法

针对基于AD9874芯片的数字接收机的最小谱宽和谱宽允许设置的数目均不能满足常规临床用磁共振成像技术的要求,本文从软件角度提出了一种扩展数字接收机谱宽的二次抽取算法. 该算法具体实现过程主要包括两个步骤：(1) 自适应过采样倍率和自动谱宽调整;(2) 数字滤波和抽取. 为了验证这个二次抽取算法的有效性,本文分别用单脉冲实验和磁共振成像实验加以了验证.     

β-环糊精修饰的荧光金纳米簇的合成及其在细胞成像上的应用

通过一锅法水相合成出一种β-环糊精修饰的荧光金簇。该新型金簇具有红色荧光发射、长时间的分散稳定性和荧光稳定性。透射电镜观察其平均粒径为(1.40±0.32)nm。激光共聚焦显示金簇分散在细胞质中,荧光随金簇浓度增加而增强。细胞毒性实验证实该金簇具有良好的生物相容性。表面修饰的β-环糊精,也为金簇载药或者靶向功能化提供了更多可能性,从而进一步拓宽其在生物医学方面的应用。     

3-(2,4-二羧基苯基)-2,6-二羧基吡啶原位脱羧构筑两个配位聚合物的结构及磁性

通过水热法合成了2个配位聚合物:[Cu(H2dpcp)2]n(1)和[Mn2(Hdpcp)2(H2O)2·2H2O]n(2)[H3dpcp=5-(2,4-二羧基苯基)-2-羧基吡啶],H3dpcp由3-(2,4-二羧基苯基)-2,6-二羧基吡啶(H4dpdp)原位脱羧生成。X-射线单晶衍射测得2个化合物都属于单斜晶系,化合物1结晶在P21/c空间群,a=0.639(13)nm,b=1.835(4)nm,c=1.115(2)nm,β=102.29(3)°,Z=2;化合物2结晶在C2/c空间群,a=3.126(6)nm,b=1.004(2)nm,c=1.080(2)nm,β=93.73(3)°,Z=4。化合物1以配体H2dpcp-桥连Cu( Ⅱ)形成一维链状结构。化合物2通过Hdpcp2-桥连Mn( Ⅱ)形成二维层状结构,并进一步通过氢键作用形成三维超分子结构。负的Weiss常数θ表明化合物2存在反铁磁耦合作用。     

一种应用于活细胞中检测Hg(Ⅱ)的苯并噻唑类荧光探针

合成和表征了一种苯并噻唑类的荧光探针(YH1),并用光谱法研究了它对不同金属离子的响应。结果表明:YH1对Hg2+显示出好的选择性和灵敏度,与Hg2+作用后,在紫外光的激发下它的溶液颜色由蓝色变为无色。在1.4~8.8μmol·L-1浓度的范围内,YH1的荧光强度与Hg2+浓度有线性关系,其对Hg2+的检出限为0.56μmol·L-1。此外,YH1可跨过细胞膜,细胞毒性低,还可应用于He La活细胞中对Hg2+进行荧光成像。